关键词：计算思维；大学计算机基础；教学改革；计算机文化素养；创新意识
一、计算机基础教学的现状与发展趋势
1．现状：面临挑战与机遇
社会信息化不断向纵深发展，各行各业的信息化进程不断加速。计算机技术与众多专业的融合大大丰富了专业课的教学内容，这种融合已成为一种新的科技发展趋势。各专业对学生的计算机应用能力的要求日趋强烈，而且呈现多样化特点。计算机基础教学面临的挑战和机遇，一个方面来自计算机基础教学与相关专业教育之间的相互联系；另一方面更多的挑战和机遇来自计算机基础教学本身。在新的发展阶段，面临信息技术和信息社会迅速发展，社会对大学生信息能力要求越来越高，计算机基础教学必须有效提高学生信息技术应用能力和研究思考能力，改革势在必行。
2．发展趋势：任重道远
随着信息化全面推开，人们的工作学习直接处于以计算机网络为平台的数字化学习、数字化图书馆、数字化校园等环境中，尤其是物联网及云计算平台的诞生。在这样的社会发展进程中，高校的计算机基础教学必须从教学理念、培养模式与目标着手，深入研究学生的学习需求、专业需求和社会需求，在课程体系、教学模式、教材建设、教学设计、教学方法与教学手段改革、教学资源与环境建设等方面进行积极的探索和大胆的实践。其发展的趋势集中在以下几点：
（1）计算机基础教学的基础性地位越来越被重视，计算机基础教学的功能定位越来越呈现出“面向应用、突出实践、着眼计算机素养”的特点。
（2）大学的计算机基础教学本身呈现出多元化、模块化、融合化、网络化的发展趋势。
（3）计算机基础教学的“能力模型”和与之相适应的“知识体系”和“实践体系”进一步完善和规范，人们对高校计算机基础教学的目标给予了极大的期待。为了能够正确定位现阶段的计算机基础教学，相关的教学内容设计将成为新一轮发展所关注的重点。
从学术研究和教学研究角度看，能够凝聚“计算思维”理念、计算机技术和方法，符合高等教育要求并有效支撑大学生计算机文化素养的“大学计算机基础”等系列课程的建设，将成为发展的关注点。计算机基础教学要贯彻“计算思维”的理念，使计算机教育发挥等同于数学、物理一样的教育作用，培养和构建学生思维意识，全面提高学生利用计算机技术解决问题的思维能力与研究能力。
二、计算思维与计算机基础教学改革
1．对“计算思维”的认识
“计算思维”一词并不陌生，众多学者与专家在各种场合提出并强调计算思维能力培养是不可忽视的。在2006年3月，美国卡内基?梅隆大学计算机科学系主任周以真（JeannetteM.Wing）教授在美国计算机权威期刊CommunicationsoftheACM上给出并定义了计算思维（ComputationalThinking）：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。
这篇文章在国内外引起了很大的反响，也引起了计算机教育领域对思维能力培养的极大关注和重视。教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会主任委员陈国良院士明确提出要加强以“计算思维”为导向的计算机基础教学，并在以计算思维为导向的计算机基础教学研讨会上明确指出，计算思维是今后计算机基础课程改革不可回避的问题，这是计算机基础教学面临的新挑战，更是机遇。显然，计算机基础教学在大学整体教育中的重要性更加突出，计算机基础教学是培养具有现代科学思维精神和能力的三大必修课程之一（另两个为数学、物理）。
2．对“计算思维”的理解
然而如何理解计算思维的真正含义，需要我们认真思考并加以学习，尤其是思维的最小构件是什么、如何构造？这些都需要教育者不断学习、逐步形成。笔者认为，其核心是要转变教育观念，从教学内容到教学方法与手段上将计算思维融入课程教学中，潜移默化地培养学生构建基本的计算机文化素养的思维能力、学习能力和研究能力。
周以真教授认为，计算思维是人类求解问题的一条途径，但决非要使人类像计算机那样思考。计算机枯燥且沉闷，人类聪颖且富有想象力，是人类赋予计算机激情。配置了计算设备，我们就能用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。计算思维的本质是抽象和自动化，它是如同所有人都具备“读、写、算”能力一样，都必须具备的思维能力。这些想法和认识一语道破了构建和培养思维能力的重要性和独到性。
3．计算机基础教学改革的方向
近年来，如何把计算思维引入大学的计算机基础教学课程中，专家学者进行了很多研讨。孙家广院士在《计算机科学的变革》一文中指出：（计算机科学界）最具有基础性和长期性的思想是“计算思维”，很多学者认为它是近十年来计算科学和计算机学科中最具有基础性的、长期性的重要学术思想。计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为。陈国良院士、李廉教授等专家学者认为，计算思维的能力培养是由一系列的课程组成，而“大学计算机基础”课程是训练计算思维的最重要也是最好的一门课程。
综上所述，计算机基础教学是培养大学生计算机文化素养的重要环节，将计算思维引入“大学计算机基础”课程的教学改革非常重要并且迫切。这是对传统的计算机基础教学的挑战，重心是教育教学理念的转变、教学内容的改革、教学方法与手段的再创新。
三、“大学计算机基础”课程改革新思路
《地平线报告》是教育信息化的风向标
《地平线报告》是由美国新媒体联盟（NewMediaConsortium，NMC）和美国学校网络联合会（theConsortiumforSchoolNetworking，CoSN）合作完成。过去十多年来，这两家机构每年邀请世界各地数十位甚至一两百位专家，开展为期近一年的研究，从未来全球基础教育面临的挑战，基础教育发展的大趋势，以及未来将会驱动教育变革的技术三个方面展开预测。每一年，《地平线报告》所预测的六大重要趋势、六项重大挑战以及教育技术的六个重要进展，都可以说是全球学校教育研究人员、教育管理和决策者，以及中小学校长持续跟踪和关注的研究成果。
在过去的十年间，《地平线报告》影响了全球许许多多的教育政策，也改变了不少学校教育的格局。因此，《地平线报告》不仅可以作为学校教育信息化决策、软硬件采购、学校改革和发展的重要参考，而且是全球学校教育信息化的风向标，理应受到我国各级教育行政部门、各级各类学校管理人员、教育研究人员的高度重视。
驱动学校应用教育技术的重要趋势
如往年一样，2015年的报告也预测了驱动学校应用教育技术的六大重要趋势。这六大趋势是由项目专家组借助一系列基于德尔菲法的循环投票认定的，每一轮投票后都紧跟着一轮圆桌会议进行研究和讨论，以进一步界定所讨论的主题。这六大趋势分为长期趋势、中期趋势以及近期趋势，每一个时间段包含两大趋势。专家组成员认为，“长期趋势”通常已经在影响决策制定，在未来5年或更多年内仍然具有重要意义；“中期趋势”将很可能在未来3～5年内继续成为决策制定的影响因素；而“近期趋势”当下正在推动教育技术的应用，在未来1～2年内也很可能继续保持重要影响，此后会逐渐丧失影响力。
2015年，《地平线报告》提出的长期趋势有两条，分别是：重塑学校运行机制，探索深度学习策略；中期趋势有两条，分别是：加强学生之间的合作学习，学生从消费者转变为创造者；近期趋势也是两条，分别是：加强混合式学习的应用，提升科技与艺术（STEAM）学习。这些趋势极有可能驱动未来五年内的技术规划和决策制定。
1.重塑学校运行机制
彻底改造传统的课堂范式，重新规划所有的学校经验，通过创新学习方法影响并驱动是大趋势。这是一项令人关注的运动，同时也可以说是一项在人类教育史上许许多多新锐的教育工作者长期以来坚持不懈的追求。昔日，不断涌现出来的另类理念的学校，其实就是对学校的重塑和再造。然而，许许多多的此类行动只是停留于小修小补上，鲜有真正关注学校运行机制的行动。
重塑学校运行机制是对学校的系统变革，创新学习方法的引入是教育改革永恒的话题，而学校运行机制本身涉及学校内外环境的方方面面，需要学校、家庭和全社会的支持与协作，需要教育行政管理部门、学校、广大教师、家长以及学生的共同努力。学校运行机制的变革才是重塑学校的核心和关键。
2.探索深度学习策略
《地平线报告》引用了“卓越教育联盟”对深度学习进行的界定，即以创新方式向学生传递丰富的核心学习内容，引导他们有效学习并能将其所学付诸应用。报告指出，基于项目的学习、基于问题的学习、基于探究的学习、基于挑战的学习和其他相似的方法有助于学生在校内外获得更多主动学习的经历。基于项目的学习是一种深度学习方式，它在科学教育中被看作是弥补差距的途径。基于探究的学习使学生基于个人经验和自主探索来构建知识。这是一种做中学的方法。
其实，报告中提及的集中深度学习策略并不抽象，也绝非今天才提倡。只是，这些基于项目的学习、基于问题的学习、基于探究的学习、基于挑战的学习和其他相似的方法对教师提出了更高的要求，因而似乎并没有为更多的教师所采用。
3.加强学生之间的合作学习
合作学习与协作学习是一种社会建构学习的观点，是与前述学习方式联系非常紧密的学习策略。在《地平线报告》中，合作学习被界定为学生或教师共同开展“个体对个体”或“个体对小组”的活动。报告指出，合作学习包含的活动通常围绕四个原则展开：以学习者为中心；突出交互和实践；以小组方式开展学习；开发解决现实问题的方案。
如同基于项目的学习、基于问题的学习、基于探究的学习一样，合作学习与协作学习被一些教师认为是“比较费时间”的教学策略，是“效率低下”的学习策略。然而，许多研究表明，应用合作学习可以提升阅读和写作、科学方面的概念发展、数学方面的问题解决，以及高阶思维和推理等方面的成绩。
4.学生从消费者转变为创造者
《地平线报告》指出，学习者尝试通过开展创造活动而不是消费学习内容来进行学科探索，这是全球学校教育变革的一大趋势。在开放教育世界中，在这样一个人人为师、人人为学的时代，学生的角色正在发生着转变，学生不再是单纯的知识消费者，不仅如此，学生只有由过去被动的、消费式学习，转变为主动的、产生式学习，由过去的知识的消费者转变为创造者，学习的效率和质量才能得以充分提高。
5.加强混合式学习的应用
随着人们对在线学习的认可度越来越高，越来越多的学校在不断地尝试和探索将传统的面对面教学模式和在线学习模式有机结合起来，于是在世界范围内涌现出了许许多多的最佳实践，包括颠倒教室/翻转课堂在内的混合学习模式在基础教育学校的应用正在不断攀升。
无论是在基础教育，还是在高等教育和职业技术教育中，混合学习将会成为最重要的趋势之一，这一点已经越来越明显。然而，就国内的实践而言，依旧存在较多的困难和挑战。翻转课堂叫好不叫座，认同者多，真正践行者还是凤毛麟角；局部调整多，系统变革鲜有报道；校内（甚至个别年级或班级）折腾者多，校内外全局变革者尚未有报道。在笔者看来，学习分析与自适应学习技术的应用、先进翻转课堂数字学习平台、教师信息素养和信息化教学能力的提升、学习空间和学习环境的再造、学校全局变革的政策安排可以说是目前混合学习普及和大面积流行的五大挑战。
6.提升科技与艺术（STEAM）学习
《地平线报告》指出，近年来，越来越强调大力发展科学、技术、工程、数学（STEM：science，technology，engineering，mathematics）课程和项目，这些科目被广泛认作是推动改革、支撑国民经济的手段。
如何评价20年的基础教育课程改革，这是一件复杂的工作。它不是靠贴标签或靠信手拈来的几个例证或事件就可以作出结论的，需要进行大量的调查和统计分析，需要对基础教育与社会经济发展之间的关系做数量模型的经济学研究。此外，由于基础教育对社会经济发展和人才成长发现作用的滞后效应，现在就要对基础教育做出一个全面、客观的评价还为时尚早，也许再过十年才是恰当的时机。因此，在对基础教育课程教材或其某一方面做出批判和否定的评价时就要慎之又慎，盲目轻率的否定于改革无补，而针对现实的具体问题提出建构性的意见才是正确的态度。
当前，中共中央和国务院关于深化素质教育改革的决定以及高考制度和方式的改革等教育领域的重大改革措施，给基础教育课程改革提出了更明确的方向，注入了新的活力，带来了光明的前景。按照素质教育的要求重新审视我国的基础教育课程教材，以培养学生的创新能力和社会实践能力为重心，更新课程观念，改革其中落后的不符合时代要求的方面是当务之急。但是，任何改革的过程都不会是一帆风顺的，如何估计课程改革的继承性、复杂性和困难性？这是首先要回答的问题。必须对改革可能出现的偏差和误区有所预见，作好认真的准备。从国际教育改革的发展情况，我们可以看到，如果不对课程改革的复杂性、困难性有充分的准备，改革可能最终成为纸上谈兵，或走弯路乃至最终失败。由于课程改革是一项涉及到人的培养和发展的事业，是牵涉到基础教育整体和各个局部的关键领域，是需要教育行政部门、科研机构、中小学校和广大教师共同完成的任务，这就规定了课程改革的继承性、广泛性、艰巨性和持久性。全社会的广泛参与和观念的转变和更新，是课程改革顺利进行和最终获得成功的先决条件。那种过于依赖行政力量的干预的作法，将使课程改革可能再次出现政策和实践相互脱节的空壳化的情形，从而难以走出那种急进的、急躁的、急于求成的改革误区。国内外的课程改革实践证明，企图通过一次改革解决所有问题的做法是注定要失败的。课程改革从来都是一个渐进的、继承和革新并存的过程，是一个波浪式前进的过程。简单地把当前和未来的课程按改良或改革来作观念和现实上的区分是不恰当的，只能引起人们对课程改革认识的混乱和误解。
让我们带着这些问题和思考来分析当前我国课程改革的趋势和问题，也许会使我们能够有更清楚的认识，并从中寻找答案。我们试图从以下7个方面来把握课程改革的整体趋势。
一、课程改革转向以学生发展为本的方向
以学生发展为本的课程，是注重学生个性的养成、潜能的开发、能力的培养、智力的发展的课程。把课程改革建立在脑科学研究、心理学研究和教育学研究基础上，把学生的发展作为课程开发的终极目标，使课程领域重新出现了科学化和心理学化的潮流。国际教育界早在70年代就提出了要纠正片面强调智能发展的倾向，转向使学生个性充分发展。尽管我国在注重学生能力发展方面与国际进程有一定距离，但我们可以吸取别人的经验教训，把个性发展和能力发展同时纳入课程改革的中心视线，采取措施，使之并行不悖。个性、创新精神和创新能力、社会实践能力、潜能等等，成为目前课程领域的主流词汇，这对我们纠正长期以来的知识、技能偏向，树立现代的、科学的课程观是极大的推动。
二、强化基础学科和学科基础知识的趋势
80年代以来，一些课程权力相对分散的国家如英国和美国，通过立法和其他手段，逐步确立了每个学生都必须要学习的国家核心课程和基础课程，并组织力量编制了各科课程的国家标准，强调要坚持基础学科和学科基础知识的教学。这与我国基础教育领域长期形成的坚持基础知识、基本技能的教学“双基”论形成不谋而合之势。
但值得注意的是，对“基础”的理解有了新的变化。根据不同的时代要求和知识发展的特点，学校课程的“基础”在不断发展变化，具有鲜明的时代特征。我国过去长期在学校的课程和教学中坚持基础知识、基本技能的“双基”教学，为学生的继续学习和从事生产劳动打下坚实基础，一直是我国学校教育中的一大鲜明特色。事实证明，坚持“双基”为保证基础教育的质量提供了有力的支撑。但仅仅坚持“双基”的教学是不够的，现代社会对公民和人才的素质提出了新的要求，特别是要求培养学生具有基本的能力，以适应经济和社会发展给我们带来的挑战。此外，飞速发展的经济和社会还要求学校养成未来公民基本的观念和态度。所以，学校课程的基础实际上已经由“双基”发展为“三基”和“四基”。由于我国理论界和广大教师对“双基”的重视，已经形成了一套行之有效的理论和方法，教师比较熟悉“双基”教学的操作程序，基础知识和基本技能的教学可以得到很好的落实。我们欠缺的是对基本能力和基本态度进行理论和实际操作程序相结合的研究和实践，如果不对基本能力和基本态度的指标和实施方式进行认真的探索，教学实践很可能仍然会停留在抓“双基”实、抓基本能力和基本态度培养虚的层面。同时，必须充分认识我国在“双基”教学上多年形成的理论和经验价值，防止出现一强调基本能力和基本态度，就忽视甚至否定“双基”教学的偏向。
三、加强道德教育和人文教育的倾向
道德情操的养成是一个世界性的难题。养成道德在历史上一度是教育要解决的主要问题，至今也仍然是学校教育肩负的重任。从古至今人们对此做了大量的探索。观念、态度和价值体系的传递在教育和社会教化中的极端重要性是不言而喻的。特别是当今全球化、网络化发展迅速的情况下，道德教育的重要性和难度都加大加重了。我国社会的进一步改革开放和经济市场化的过程，给学校德育带来了新的特殊的难题。在此情形下，道德教育如何才能在学校课程中更好的体现并融为一体，产生有效的德育效应和氛围，是教育研究和实践面临的迫切任务。但我国道德教育长期存在花时多、作用小的情形得以改善的前景不容乐观。学校、社会和家庭之间在道德教育上相互脱节，进而形成学校、社会、家庭三本“教科书”的局面。这种情形不是靠行政命令或一朝一夕就能改变的，必须在发现和尊重德育的规律方面做巨大的努力。
科学技术的发展给人类社会带来的不确定性与人文精神的永恒追求在当今社会已经形成为一对尖锐的矛盾。众所周知，科学技术的发明和创造是一把双刃剑，既能造福于人类也可能给我们带来难以预料的灾难。靠什么来控制科学技术这匹狂奔的野马呢？专家学者把目光投向了传统人文学科的教育。他们认为，科技发展需要人文精神的牵引，人们需要人文精神来指引和确定未来社会发展的方向。国际上近年出现的加大人文学科课程份量的趋势就是这种看法的反映。我国学校教育中数理学科比例较大、人文学科份量偏低的情况值得我们注意。
四、课程综合化的趋势和问题
综合课程的提出和发展缘于对分科教育缺陷的批判。长期以来，课程整合的理想和学科割裂的现实困扰着中小学教育教学。世界不可能按照一个整体来进行传授、学习或探索，对世界进行分解和分化加以认识是必然的选择。但是各种分门别类的教育需要在一个学生身上最终发生整合的作用。如何解决这样一个矛盾？
我们认为，分析和综合是认识世界的两种不同的方式，没有孰优孰劣之分。与此相对应，学校教育中的分科和综合都有其自身存在的理由。综合和分科各有自己的优势和不足。根据学生生理心理发展状况和不同阶段学校教育的目标，不同阶段的课程综合具有不同的意义。一般来说，年级越低，综合的程度可以越高一些。义务教育阶段的课程综合化的程度应该高些，特别是科学教育科目应该适当加以综合。但高中阶段，分科深化的课程随学生抽象思维的发展体现出的教育上的巨大价值早已为人们所认识，世界各国在高中阶段都比较重视分科的教学，综合课程成为分科课程的有效补充。
我们必须注意克服教育中常常出现的那种以偏纠偏的思维定势，防止以综合的优点来反对分科的长处。防止要改掉的恰恰的是要继承和发扬的情形出现。那种动辄以综合课程和分科课程代表不同的教育价值观为借口，不顾学生心理发展的特点和我国教育教学的实际，片面强调综合或分科的优点，以便取代对方的做法是不足取的。可以预料，在我国未来基础教育课程改革中，综合化将给学校课程带来巨大的变化和新的面貌，但学校教育将要产生和遭遇的问题、难题也是空前的。解决问题的关键不是靠制定一个政策，而是需要我们认真探索行之有效的综合的模式和方法；而是需要我们如何能排除干扰，在课程开发和教学中采取实事求是的态度，具体问题具体分析，真正把握好分科和综合的界限并使它们能够相互渗透和补充。该综合的坚决综合，该分科的坚持分科，综合中有分化，分科中有综合。
五、课程生活化、社会化、实用化的趋势
中小学学术科目在追求学科体系结构完整性和纯洁性方面的误区，使我国课程总体上脱离生活和实践的倾向仍然很严重。特别是表现在中学的一些逻辑性较强的学科上，这种情形更为明显。这种误区的出现首先是对基础教育特别是义务教育为公民基本素质教育的这一本质特点认识不足，学科课程专家把出发点放在为学科后备人才的培养打基础上造成的；其次，它与课程编制者没有切实认识到实践和生活的教育价值，没有把实践和生活当作学生认知发展的活水来看待有关。
加强课程与学生生活和现实社会实际之间的联系，使它们更有效的融合起来，并不是要使课程脱离学术的轨道，而是给已经经过几百年的发展而充分学术化了的课程增添时代的特征和新的活力。把中小学的通识教育和职业技术教育适度融合起来，通盘考虑，是许多国家通常采用的做法。我国20多年来也一直在这一领域探索，但始终没有形成真正有效的途径和方法。在这一方面，职业教育和通识教育的结合“适度”是最难把握的，50年的历史证明，我们总是围绕这个“适度”或左或右来回徘徊折腾，甚至滑向严重干扰教学秩序的方向。过于强调职业教育或通识教育对学校教育和社会发展带来的巨大危害，我们应该有充分的认识。
六、课程个性化和多样化的趋势
课程个性化的问题实际上就是因材施教的问题。在班级授课制的情形下，教师面对众多的不同资质、不同特点的学生，很难做到因材施教。即使最大限度地采取各种措施，也难以获得理想的效果。几百年来，人们在课程教材和教学领域不断地探讨，企求有所突破。因材施教作为课程编制和教学过程的主要原则，可以说在大部分的时间和情形之中仍然停留在理论原则上。目前的课程改革，个性化依然是我们要坚持追求的目标。但是，应该注意到，实施个性化的课程和教学的条件正在发生变化。信息技术手段的发展、多媒体计算机和网络在学校中应用范围的日益扩大，给课程个性化和教学过程的因材施教带来了新的机遇，创造了前所未有的条件。课程个性化的时代内涵就是要利用新技术带来的的可能和机遇，为各种不同特色的学校和特点鲜明的学生开发和提供相适应的课程和教材，以促进教学过程的因材施教。
课程多样化是我国各地教育发展不平衡的客观要求，也是当前市场经济条件下通过竞争促精品的现实需要。我国现行的义务教育教材采用“一纲多本”和“多纲多本”的政策，全国范围内有多套义务教育教材正在使用。总结义务教育教材多样化所走过的道路，我们认为，基础教育课程教材的改革必须坚持走多样化的道路，这是确定无疑的正确方针。但是，坚持课程教材的多样化具有三个必要的条件：首先多样化是一个数量增加的概念，就是要发展多种多样的课程教材；其次，数量的增加必须和课程教材的差异性结合在一起，即多种多样的课程教材必须是各具特色的，相互之间的编写的风格和适应的对象上都应该具有明显的区分，各自显示出独特性的特征；第三，仅有数量的增加和差异性的存在，还不足以真正构成多样化的本质特征，它还必须和课程教材的可选择性结合起来，使不同特色的学校甚至不同特点的学生能够根据自身情况和特点，独立地、自由地、不受干扰地对各种课程教材作出合理的选择。只有这三方面的条件具备了，课程的多样化才可能得到真正的实现。
七、课程与现代信息技术结合发展的趋势